YAPILARDA ISI-NEM VE SU YALITIMI

İTÜ
YAPILARDA ISI-NEM
VE SU YALITIMI
Doç. Dr. Canan Taşdemir
İTÜ İnşaat Fakültesi
1
Günümüzde;
• Teknolojik gelişmeler,
• Estetik anlayışın değişmesi,
• Ekonomik zorlamalar
yapılarda YALITIM problemini de
beraberinde getirdi.
2
Bir yapının;
- Fonksiyonel,
- Dayanımlı (yatay ve düşey yüklere karşı),
- Dayanıklı (dürabilite: atmosfer etkileri,
kimyasal reaksiyonlar, yangın),
- İç konfor koşullarını sağlayan,
- Estetik ve
- Ekonomik olması istenir.
3
Bu koşulları sağlayabilmesi için o yapının;
Mimari ve Statik Projesi yanında,
Yapı Fiziği Projesi de gereklidir.
4
YAPI FİZİĞİ
genleşme
-
Isı
ısı iletimi
-
Nem
-
Su
su buharı difüzyonu
yoğuşma, zemin ve yağmur suyu (zeminde, duvarlarda, çatıda)
gürültü kontrolü
-
Ses
oda akustiği
aydınlatma (doğal ve yapay)
-
Işık
güneş kontrolü (gölgeleme)
-
Dayanıklılık (dürabilite – kalıcılık)
-
Yangın
konularıyla bunların etkilerine karşı alınacak önlemleri ve yapısal detayları kapsar.
5
Bir yapıda;

ISI

NEM

SU
etkileri birarada ele alınmalı.
6
Bir yapıyı etkileyen sular:
1.Yeraltı Suları: Zemin suyu seviyesine göre
basınçlı veya basınçsız etki
2.Yüzeyde biriken su: Metrolar, üzerinde
gezilen teraslar, köprüler ve mutfak-banyo gibi
hacimlerde
3.Yapının fonksiyonu gereği olan su: Su
deposu, baraj gibi yapılarda
7
4.Yağışlar nedeniyle yapı bünyesine giren su:
Yağışlar nedeniyle zemin suyunun yükselmesi,
meteorolojik verilere göre detaylandırma
5.Sızıntı suları: Yanlış detaylandırma veya
uygulama ile bakım ve onarım eksikliği nedeniyle
8
6.Yapım sırasında yapı bünyesinde kalan su:
Beton ve harçlardaki suyun yüzeye taşıdığı
madensel tuzları kuruma sırasında yüzeyde
bırakması ve çiçeklenme
7.Yoğuşma nedeniyle oluşan su: Terleme ve
kondansasyon sonucu oluşan suyun kılcallık
yoluyla tüm yapıya yayılması
9
Bir yapı elemanının geçirimli olması sonucunda;
i) Yapının görünümü önemli ölçüde bozulur
(eriyerek yüzeye çıkan madensel tuzların
neden olduğu çiçeklenme ve terleme sonucu
oluşan küflenme).
ii) Yapı rutubetli olur, konfor koşulları kötü
yönde etkilenir.
iii) Isı iletkenliği artar, daha çok ısı kaybı olur.
10
iv) Yapının fonksiyonu nedeniyle geçirimsiz
olması gerekiyorsa amaca ulaşılmamış olur.
(Su deposu, baraj gibi yapılarda suyun
çevreye sızmaması, çevredeki kirli suların iç
hacimdeki suya karışmaması gerekir.)
11
v)Malzeme bünyesine giren su;
- bazı maddelerin eriyerek yıkanmasına ve
dolayısıyla boşluklu bir yapı oluşmasına,
- Suyun kimyasal maddeler içermesi halinde
malzeme bünyesinde reaksiyona girerek
kristalleşmeye ve hacim artışına,
- düşük sıcaklıklarda donan su ise çatlaklara
neden olur.
Böylece yapı dayanımını yitirir.
12
13
14
Geçirimsiz bir yapının dürabilitesinden
sözedilebilir.
Betonarme yapılarda donatı korozyonu ile
sismik yükler arasında sıkı bir ilişki vardır.
15
Yaşam için gerekli olan su,
yapılardan uzak tutulmalı
16
Yalıtımda temel ilkeler:
Su yalıtımı;
Suyun geldiği yöne,
Isı yalıtımı;
Yapı elemanının soğuk tarafına,
Buhar kesici;
Yapı elemanının sıcak tarafına
uygulanmalı.
17
Bir yapıda Yapı Fiziği konuları;
• Yapı- kullanıcı ilişkisi:Yaşamsal
konforun sağlanması, Fonksiyonellik,
• Yapı-çevre ilişkisi: İklimsel veriler,
ekoloji, enerji tasarrufu
• Yapı ömrü:Yapının kalıcılığı, bakımonarım masraflarının en aza indirilmesi
yönleriyle incelenmeli ve optimum çözüm aranmalıdır.
18
Bir yapının yapı fiziği kurallarına
uygun olarak yapılması ek parasal
yük gerektirir, buna karşın; yaşam
konforu ve yapı ömrü artar,
işletme masrafları minimuma iner,
çevre korunur ve enerji tasarrufu
sağlanır.
19
İklimsel Konfor:
Kapalı bir mekanda konforda olma hissi
psikolojik etkenlerin yanında fiziksel
etkenlerle de ilgilidir.
20
İç iklimi belirleyen unsurlar:
-
İç hava sıcaklığı
Mekanı çevreleyen duvar ve döşemelerin
sıcaklık dereceleri
İç havanın bağıl nem oranı
İç havanın hareketleri
21
Fonksiyon Çeşidi
Konutlar:
Oturma ve çalışma odaları
Yatak odaları
Mutfaklar
Banyolar
Okullar (Sınıflar, anfiler v.b.)
Kapalı Yüzme Havuzları
Jimnastik Salonları
Kitaplıklar, Arşivler
Toplantı Salonları
Depolar, Soğuk Hava Depoları
Bira
Tereyağ
Yumurta
Yiyecek ve sebzeler
Balık
Et
Yaş meyvalar
Peynir
Sıcaklık
o
C
Bağıl Nem
%
20-22
15-18
16-18
22-25
18-20
20-25
15
15-18
18
50-60
55-65
55-80
65-100
50-65
80-90
50-80
40-60
60-70
1-2
-6-4
0-8
2-10
-18-8
-10-8
-1-4
4-18
70-80
75-80
80
75-95
75-95
75-95
90
75-100
22
Psikrometrik kart - Taralı alan: Havanın sıcaklığına ve bağıl nemine bağlı olarak
belirlenen Termik Konfor Bölgesi
23
Kesintili olarak ısıtılan mekanlarda fiziksel konfor bölgesi
24
İç hava sıcaklığı – iç yüzey sıcaklığı ilişkisi
25
Ortamın bağıl nem oranı > %30 ise yaşanabilir ortam
Ortamın bağıl nem oranı < %30 ise buharlaşma nedeniyle
solunum yollarında nem
azaldığından nefes almak zorlaşır
Ortamın bağıl nem oranı = %100 ve ortam sıcaklığı=37 oC
ise çok sıkıntı verici
Ortamın bağıl nem oranı = %100 ve ortam sıcaklığı>37 oC
ise yaşanamaz
Konfor açısından iç hacimlerde hava akımının sınırlı olması
26
gerekir (hava hızı<0,1 m/sn).
Yaşanan kapalı mekanlarda iklimsel
konforu sağlayabilmek için öyle bir yapı
dış kabuğu oluşturulmalıdır ki yapı en
sıcak dönemde en az ısı kazanırken, en
soğuk dönemde en az ısı kaybetsin.
27
28
YALITIMLI VE YALITIMSIZ DIŞ DUVAR
6,2°C
6
4
2
0
-2
-3,0°C
İç mekanda iklimsel konforu sağlayacak yapı dış
kabuğunun oluşturulmasında sadece en soğuk
dönem verileri değil, en sıcak dönem verileri de
gözönünde tutulmalı, amaç ısıtma masraflarını
minimuma indirmek olmakla birlikte soğutma
sistemlerinin ısıtma sistemlerinden daha pahalı
olduğu unutulmamalıdır.
31
Isı izolasyon malzemesi pahalı buna
karşılık yakacak bol ve ucuz ise veya iç
mekanın sıcaklığı önemli değilse ısı
izolasyonuna gerek olmayabilir. Ancak
yoğuşma olasılığını unutmamak gerekir.
32
Yıllık ısıtma maliyeti ve izolasyon maliyeti toplamının
izolasyon kalınlığına göre değişimi
33
Bir yapıdaki ısı kazanç ve kayıpları
birbirine eşittir. Isıtma maliyetini en
aza indirmek için ısı kayıplarını en
aza indirmek gerekir.
34
Isı kazançları:
a)Isıtma gereçleri
b)Aydınlatma gereçleri ve
elektirikli ev aletleri
c) Mekan içinde yaşayanlar
d)Pencerelerden radyasyon yoluyla
e) Duvarlardan radyasyon yoluyla
Konutlarda ısı kazanç ve kayıpları
Isı kayıpları:
a)Vantilasyon yoluyla açık
pencerelerden, kapı deliklerinden,
çatlaklardan v.b.
b) Kondüksiyon yoluyla çatıdan
c) Kondüksiyon yoluyla döşemeden
d) Kondüksiyon yoluyla duvarlardan
e)Kondüksiyon ve radyasyon yoluyla
pencerelerden
f) Sıcak suyun drenajı
g) İç hacimde suyun buharlaşması ve
difüzyon yoluyla dışarıya çıkışı
Toplam ısı kazançları = Toplam ısı kayıpları
(a+b+c+d+e)
=
(f+g+h+i+j+k+l)
35
Isı birimi kilokaloridir.
1 kcal = 1 kg suyun sıcaklığını
14,5 oC’den 15,5oC’ye çıkarmak için
gerekli enerjidir.
1 kcal = 4,186 kJ = 1,163 waat.saat
36
Isı Geçişi:
3 türlü ısı geçişi vardır:
• Kondüksiyon – Isı İletimi
Katı cisimler ile hareket etmeyen sıvı ve gaz ortamlardaki ısı
geçiş şeklidir. Fononların dalga hareketi ile olur (Atomdan
atoma titreşim ile).
• Konveksiyon – Isı Taşınımı
Akış halindeki sıvı ve gaz ortamlarda ısı geçiş şeklidir.
Atomların ve moleküllerin kütle halinde hareketi ile olur.
• Radyasyon – Isı Işınımı
Dalga boyları ışığınkinden daha büyük olan elektromanyetik
dalgalar halindeki ısı geçiş şeklidir. Işınım fotonlarla olur.
Ortama gerek yok (Güneş enerjisinin dünyaya iletimi gibi).37
Isı İletimi
Isı iletkenliği; homojen bir cismin denge
koşullarında iki yüzeyi arasında 1oC sıcaklık
farkı varken birim zamanda, birim alandan ve
birim kalınlıktan geçen ısı miktarı ile ölçülür.
Birimi kcal/mhoC veya watt/mK ’ dir. Isıl
iletkenlik bir malzeme karakteristiğidir.
38
Isıl iletkenliğe etkiyen özelikler:
- Yoğunluk: Cismin yoğunluğu boşluk hacmine
bağlıdır. Boşluklar içinde hapsolmuş hava iyi bir
yalıtkanlık sağlar. Aynı cins malzemeden yoğunluğu
az olanın ısıl iletkenliği düşüktür.
- Boşluk boyutu ve dağılımı: Aynı cins ve
yoğunluktaki malzemeler boşluk boyutu ve dağılımına
bağlı olarak değişik ısı yalıtım özeliğine sahip
olabilirler. Çok sayıda küçük boşluk içerenler az sayıda
büyük boşluk içerenlere göre daha iyi yalıtkandır.
Ancak, çok ince kılcal boşluklarda tutulacak su
nedeniyle ısıl iletkenlik artar.
39
- Minerolojik yapı: Kristal yapılı cisimler amorf yapılı
olanlara göre ısıyı daha iyi iletirler. İç yapı kusuru ve
yabancı atom içermeyen metalin ısıl iletkenliği
alaşımlarından daha yüksektir. Betonun ısı
iletkenliğinde agrega cinsi önemli rol oynar. Örneğin;
yüksek fırın curufu ile yapılmış beton, tuğla kırıkları ile
yapılmış olana göre daha iyi yalıtkandır.
40
- Cismin denge rutubeti: Rutubet içeriği arttıkça cismin
ısıl iletkenliği artar. Cismin ısıl iletkenliği (o)
laboratuvarda tamamen kurutulmuş numuneler üzerinde
ölçülür. Ancak yapılardaki malzemeler hiçbir zaman tam
kuru olamayacaklarından, bunun yerine denge
rutubetindeki malzemenin ısıl iletkenliği olan ısıl
iletkenlik hesap değeri (h) esas alınır.
41
Suyun katı cisimlere göre daha iletken olması
nedeniyle, bünyesinde boşluk veya gözenek
bulunan yapı malzemelerinin ısı iletkenlik
değerleri boşluk veya gözeneklerinde bulunan su
miktarına bağlı olarak değişmektedir. Yapı
malzemelerinin ısı iletlenlikleri, tam kuru
halde en düşük, tüm boşlukları su ile dolmuş
durumda ise en yüksek değerdedir.
42
43
Bazı yapı malzemelerinde ısı iletkenlik – Malzeme rutubeti ilişkisi
Gazbetonun rutubet içeriği ile iletkenlik katsayısı arasındaki bağıntı
44
Gazbetonun ısı iletkenlik katsayısının yoğunlukla değişimi
45
Isi Iletkenlik Degeri, W/moC
0,40
0,36
0,35
0,30
0,28
0,25
0,23
1 =0,0003 - 0,077
2 =0,0027 - 0,011
0,20
800
1000
1200
1400
Birim Ağırlık, kg/m3
Ponza taşı ile üretilen hafif betonlarda birim ağırlık- ısı iletlenlik
46
katsayısı ilişkisi
Bina Dış Kabuğunda Isı Akımı ve Kesit Tayini
Bir cismin kalınlığı d, ısı iletkenlik katsayısı , iki
yüz arasındaki ısı farkı (ti-td) ise birim alandan
birim zamandan ısı kaybı:
 (ti - td )
q=
d
47
Tek tabakalı bir yapı elemanının iki yüzü arasında ısı geçişi
48
Belirli iklim koşullarındaki bir yapı elemanı söz
konusu ise birim alandan birim zamandaki toplam
ısı kaybı şöyle bulunur:
q = U ( ti -td )
Burada;
U : Yapı elemanının ısı geçirme katsayısı (W/m2K)
ti : İç ortam sıcaklığı (oC )
td : Dış ortam sıcaklığı (oC )
U ısı kaybı
49
Aynı yapı elemanının F alanından Z zamanda
geçen toplam ısı miktarı Q (kcal) ise:
Q= U( ti -td ) F. Z den elde edilir.
50
Pencereli bir dış duvarın ısı geçirme katsayısının
hesaplanmasında şu formülden yararlanılır:
U ort( d  p )
U .F    U


F  F
d
d
d
p
.Fp 
p
51
Yapı Elemanının Isı Geçirme Katsayısı (U)’nun Hesaplanması:
1
1 1
1

 
U i  d
1
U
: Isı geçirme direnci
iç
:Havadan malzemeye yüzeysel ısı
geçiş (konveksiyon) katsayısı.
dış
1
 iç
1
 diş

:Malzemeden havaya yüzeysel ısı
geçiş (konveksiyon) katsayısı
: İç yüz ısı geçiş direnci
: Dış yüz ısı geçiş direnci
: Tabakalı bir yapı elemanının ısı
geçirgenlik değeri (kcal/m2hoC
veya W/m2K)
52
1

: Tabakalı bir yapı elemanının ısı geçirgenlik direnci( m2K/W).
1

n

i 1
d


d1
1

d2
2

d3
3
 ...... 
dn
n
d

: Malzemenin ısı akımına gösterdiği direnç ( m2K/W).
d

: Yapı elemanının kalınlığı (m).
:Yapı elemanının ısı iletkenlik katsayısı (kcal/mhoC veya W/mK)
Homojen bir malzemenin denge şartları altında iki yüzü
arasındaki sıcaklık farkı 1oC olduğu zaman 1 saatte 1m2
alanına dik yönde ve 1m kalınlığından geçen ısı miktarı
Malzemenin nem durumu   
Malzemenin yoğunluğu   
53
Hesap Yöntemi İle Duvar Kesitinin Belirlenmesi:
ti : iç ortam sıcaklığı
t1 : iç yüz sıcaklığı
t2 : dış yüz sıcaklığı
tdk : dış ortam sıcaklığı (kış)
ts : yoğuşma sıcaklığı
54
q = U ( t i - td )
1
1 d
1

 
U  iç   diş
t 0  qx
 t1  qx
t 2  qx
1
i
d1
1
1
d
t1= ti- t0
t 2  t1   t1
t dk  t 2   t 2 (kontrol için)
Yüzeyde yoğuşma olmaması için t1>ts(yoğuşma sıcaklığı)
olmalıdır. Ayrıca termik konfor açısından t1  ti  4oC olmalıdır.
Eğer bu iki şart sağlanmıyorsa iç yüz sıcaklığını dengelemek için
yapı elemanına ek izolasyon gerekecektir.
55
Ek İzolasyon Tabakasının Hesaplanması:
Termik konfor şartını sağlamak ve yapı elemanı iç yüzeyinde yoğuşmayı önlemek
için elemanın ısı tutuculuğu (veya ısı geçirgenlik direnci (d/ ) arttırılır. Bu
şekilde elemanın ısı iletkenlik direnci maksimum olur.
ti  t dk
1

U G  i (ti  t s )
1
Elemanın direnç arttırılmadan önceki ısı geçirgenlik direnci
ise gerekli direnç
U
d


1
1

UG U
olur.
 ti  tdk
 ti  tdk
1  bulunur.
1
d




  buradan;





t

t
U
  i ti  t s  U 
 i i s

d
Bu durumda t1=ts
olur
t s , t1  ti 
UG
i
ti  tdk 
dır.
56
Isı tutucu eklenmiş yapı elemanı
57
Isı yalıtım malzemeleri:
• Lifli Malzemeler
- Mineral yünleri
. Taş yünü
. Cam yünü
- Ahşap yünü
• Köpük Malzemeler
- Polistren köpükler
. Genleştirilmiş polistren köpük (EPS)
. Haddeden çekilmiş polistren köpük (XPS)
- Poliüretan köpük
58
59
Yaz dönemi için ısı akım şeması
benzer şekilde elde edilir:
Sıcak dönem (yaz) için
q =U ( te - ti )’dir.
ti : iç ortam sıcaklığı
te : sol-air sıcaklık
t e  t dy 
a.R
d
tdy : yaz dönemi için dış ortam sıcaklığı
R : toplam radyasyon (Watt/m2)
a : yüzey emicilik katsayısı
d : dış yüzey film katsayısı
60
Isıl Genleşme
-273 oC’de atomlar denge konumu uzaklığındadır. Eğer cisme ısı enerjisi
verilirse atomlar denge konumundan ayrılır.
a ort
a1  a 2

2
a  aort  a
a :ısıl genleşme
a :denge konumu uzaklığı
Atomlararası potansiyel enerjinin uzaklıkla değişimi
61
Cisme ısı enerjisi verilirse boyu uzar. Boydaki uzama oranı (l)
şöyle bulunur:
Burada:
o

:
ısıl
genleşme
katsayısı
(cm/cm
C)
 l   . lo . t
lo : cismin boyu (cm)
t : sıcaklık farkı (oC) dır.
Şekil değiştirme oranı  = l / lo olduğuna göre:

l
lo
  .t
 :gerilme (N/mm2),
E :Elastisite modülü olmak üzere;
 =  / E olduğundan:


  .t    E  .t elde edilir.Yani; oluşacak gerilme
E
deformasyona yol açar.
62
Çeşitli Malzemelerde Isıl Genleşme Katsayısı () Değerleri
Malzeme
Taş
Alçı
Beton
Tuğla
Cam
Çelik
Alüminyum
Bakır
Çinko
Ahşap (life paralel)
Ahşap (life dik)
PVC (sert)
PVC (yumuşak)
Poliester (cam elyaf)
Poliester (döküm)
 (cm/cm Co) 10-6
7-12
25
10-12
5-8
3-5
12
24
16
33
4-9
30-50
70-80
125-180
35-45
100-150
63
Genleşme miktarı: L = L .  . t
örnek:
 =12 x 10-6 cm/cm Co ise ;
30 m’lik bir betonarme
yapı elemanında toplam uzama miktarı:
L = 30 x 12 x 10-6 x 65,3 = 2,35 cm olur.
Örnek yapı elemanında ısı akım şeması
64
Dilatasyon derzleri arasındaki uzaklığın
saptanması:
Yapıda oluşacak genleşmeler yapı elemanında
ve izolasyon malzemelerinde çatlama ve
yırtılmalara yol açar. Bunu önlemek için
gerekli önlemler alınmalı, yeteri kadar derz
bırakılmalıdır.
65
Genellikle derzin, su yalıtım tabakası ile kolay bir
şekilde kapatılabilecek genişlikte olması istenir.
Derz bir malzeme ile doldurulmamışsa; derz
genişliği (f), yapı elemanının uzama miktarı (l ) ye
eşit alınabilir. Ancak, derz herhangi bir dolgu
malzemesi ile doldurulmuşsa, bu malzemenin zarara
uğramadan sıkıştırılmış kalınlığını yapı elamanının
uzama miktarına eklemek gerekir. (örneğin; bitüm
ancak %50 oranında sıkıştırılabilir).
66
Bir yapıda iki derz arasındaki uzaklık;
L = l / (tyaz x  ),
formülünden elde edilir.
Şaplarda derz aralarının genellikle yaklaşık 4 m
olarak uygulanması rötre çatlaklarına engel
olmak içindir
67
Isıl genleşme etkilerine karşı alınacak
önlemler:
- Strüktürü, ısıl genleşme hareketlerinden doğacak
gerilmeleri karşılayacak biçimde tasarlamak.
- Genleşme katsayıları birbirinden farklı malzemeleri
yan yana getirmemek,
- Genleşen çatı yüzeyini azaltmak veya ek yerlerinde
önlem alarak bölmek, ayrıca yansıtıcı yüzeyler
oluşturarak ve yalıtım malzemeleri kullanarak genleşme
hareketlerini azaltmak.
68
Yapı Elemanlarının Isıl Eylemsizliği
(Isı Ataleti)
Istma-soğutma uygulanmayan iç hacimlerdeki ortam
şartları tamamen dış kabuğun ısıl özeliklerine bağlı
kalmaktadır. Sıcaklık ortamda sinusoidal dalgalar
şeklinde yayılır. Özellikle yaz aylarında, ışınım veya
taşınım yoluyla bina dış yüzeyine gelen ve gün boyu
değişen şiddetlerde olan sıcaklık dalgalarının, iç
yüzeye şiddeti azalmış (salınım frenlenmesi) olarak
ve belirli bir zaman sonra (faz gecikmesi) ulaşması
istenir.
69
Faz farkı: Bina kabuğunun dış yüzeyindeki sıcaklık
dalgasının iç yüzeye ulaşması için geçen süredir.
Konfor şartlarının sağlanması yönünden 12 saat
civarında olması istenir. (9-10 saat de yeterli olur)
Böylece günün en sıcak saatinde duvar iç yüzü
sıcaklığı en düşük, gecenin en serin saatinde de en
yüksek seviyeye ulaşmaktadır.
70
Yapı dış kabuğunun ısı ataletinin yüksek olması,
dış kabuğu oluşturan yapı malzemelerinin ısı
depolama ve ısı iletkenlik değerlerinin belli bir
uyum içinde olması ile gerçekleşir.
Bu tür malzemelere örnek; ahşap başta olmak
üzere gazbeton ve hafif betondur.
71
Beton, ısı depolama yeteneği yüksek, ancak
ısı geçirgenlik direnci çok düşük olan bir
yapı malzemesidir. Bu nedenle gün boyunca
depoladığı yüksek ısıyı koruyarak gece
boyunca iç ortama dengeli bir şekilde
veremez . Bu tür yapılarda yazın gecenin ilk
yarısı iç ortam sıcaklığı aşırı yükselir.
72
Isı yalıtım malzemeleri ise, ısı iletkenlik
dirençlerinin yüksek olmasına karşın, ısı
depolama yeteneklerinin çok düşük olması
nedeniyle gece yarısından sonra soğuyan iç
ortama ısı veremezler.
73
Yapının dış kabuğunun yeterli geçirgenlik
direncine sahip olması, ısınma kesintisinde
depolanan ısıdan uzun süre yararlanılması
bakımından önem kazanmaktadır. Devamlı
ısıtılan yapılarda ise ısı depolama niteliğinin
enerji tasarrufu açısından pratik bir önemi
kalmamaktadır.
74
Yapı dış kabuğunun yüksek ısı depolama
özeliği yanında iletkenliğinin de yüksek
olması, enerjinin boşa harcanmasına neden
olur. Bunu önlemek için, yüksek ısı depolama
özeliğine sahip tek tabaka duvarların (tuğla,
briket, beton gibi) soğuk yüzlerine yalıtım
tabakası uygulanır.
75
Bu durumda da, kışın güneş enerjisinden
yararlanma kısıtlanmış olur. Ancak , kışın dış
kabukta gün boyunca depolanan ısı, gece dış
ortam sıcaklığının iç ortam sıcaklığından
düşük olması sonucu iç ortama iletilmeyip dış
ortama dönmektedir.
76
Bir malzemenin ısınabilme ve soğuma
yeteneği malzemenin özgül ısısı ile belirlenir.
Özgül ısı ; bir malzemenin 1 kg’ını 1oC
ısıtmak için gerekli ısı miktarıdır (J/kgoC).
En büyük özgül ısı değeri J/kgoC ile suya
aittir
77
78
Isı Köprüleri
Isı köprüleri; bir yapı bileşeninde ısının soğuk tarafa doğru
akmasında köprü görevi gören, daha düşük ısı geçirgenlik
direncine sahip olan bölgelerdir.
ısı köprülerinin ısı geçirgenlik direnci  bu bölgelerdeki
duvar iç yüzeyi sıcaklığı  yoğuşma tehlikesi
79
Bünyesinde ısı köprüleri bulunduran bir yapı
elemanının ortalama ısı geçirgenlik direnci
hesaplanmalıdır. Örneğin tuğla ile örülen
duvarlarda derzlerin oluşturduğu soğuk
köprüleri de göz önünde tutularak tüm duvarın
ortalama ısı geçirgenlik direnci bulunur.
80
Yapı köşeleri geometrik nedenlerle soğuk
köprüleri oluşturmaktadır. Isı alan iç yüzeylerin
karşısında, ısı veren dış yüzeyler çok daha
geniştir. Bu durumda oluşan ısı akımı olumsuz
sonuçlar vermekte ve köşelerde duvarın iç yüzey
sıcaklığı, duvarın diğer kısımlardaki iç yüzey
sıcaklığından düşük olmaktadır.
81
82
83
84
88
89
Mutlak nemliliği değiştirilmemek koşuluyla
soğutulan havanın bağıl nemliliği yükselir.
Bağıl nemliliğin %100’e ulaştığı andaki
sıcaklık derecesi için hava doygun hale gelir. Bu
sınırın altındaki herhangi bir sıcaklık
derecesinde belirli bir miktar su buharı havadan
ayrılır. Çünkü bu durumda su buharı havada
buhar halinde kalamaz.
Bu olaya “yoğuşma” denir.
90
Yapı Fiziği yönünden iki türlü yoğuşma vardır:
-Görünür Yoğuşma (Terleme): Yoğuşma, yapı
elemanlarının yüzeyinde meydana gelirse terleme
adını alır.
-Gizli Yoğuşma (Kondansasyon): Yoğuşma, yapı
elemanlarının içinde ortaya çıkarsa, kondansasyon
denir.
91
92
Su buharı difuzyon yoluyla yayılır. Bir
yapı elemanının ayırdığı iki hacim
arasında buhar basınç farkı varsa, yüksek
basınçtan alçak basınca doğru su buharı
akımı olur.
93
Isıtılmış hacimlerde içten dışarıya,
soğutulmuş hacimlerde de dıştan
içeriye doğru su buharı dizfüzyonu
olur.
94
Farklı koşullarda olan hacimler sadece bağıl
nemlilikleri ile karşılaştırılamazlar. Dış ortamda
bağıl nemlilik %100’e erişse bile, iç hava
sıcaklığı daha yüksek ise, iç havanın kısmi buhar
basıncı dış havanınkinden daha büyük olur.
Difüzyon olayı, bu buhar basıncı farkından doğar.
95
Örnek:
Dış sıcaklık (td) = - 5oC
Dış bağıl nemlilik (d) = %100
İç sıcaklık (ti) = 20oC
İç bağıl nemlilik (i) = %50
ise; iç ve dış ortam
arasında buhar basınç farkı ne olur?
Tablodan  td = -5 oC için Psd = 40,9 kg/m2
Dış buhar basıncı (Pd ) = Psd x d = 40,9 x 1 = 40,9 kg/m2
Tablodan  ti = 20 oC için Psi =238,5 kg/m2
İç buhar basıncı (Pi) = Psi x i = 238,5 x 0,50 =119,3 kg/m2
Buhar basıncı farkı (Pi – Pd) = 119,3 – 40,9 = 78,4 kg/m2
bulunur.
96
Difüzyon direnç faktörü (), bir malzemenin
buhar difüzyon direncinin aynı kalınlık ve
şartlardaki hava tabakasından kaç katı olduğunu
gösterir.
97
Buhar geçirimliliği (D ) ; İki yüzü arasındaki
buhar basınç farkı 1 kg/m2 olan, 1m kalınlığındaki
homojen bir malzemenin, 1m2 alanından, 1 saatte
geçen buhar miktarıdır.
[(kg/mh mmSS) veya (kg/mh kg/m2)  m/h ]
98
Buhar geçirmlilik katsayısı D şöyle bulunur:
D
D 
 .RD .T
dir
Burada;
 : Difüzyon direnç faktörü
D : Su buharının havada sıcaklığa bağlı difüzyon değeri(m2/h)
RT: Gaz sabiti (47,1 m/oC)
T : Kelvin sıcaklık derecesidir.
(R D .T ) / D = N dir. Burada N sabit direnç.(h/m)
99
1
D
buhar geçirimlilik direnci olduğuna göre;
d kalınlığındaki bir malzemenin buhar geçirimlilik
direnci :
d
D
d . .R D .T
d


 d . .N
D
D
D
 .RD .T
d
=
100
Hesap yöntemi ile su buharı akımının bulunması:
Su buharı akımı ısı akımı ile aynı yönde olduğundan
aynı şekilde hesaplanır
Tabakalı bir yapı elemanının buhar geçirmliliği kD
buhar geçirimlilik direnci ise 1/kD dir. Bir yapı
elemanının belirli şartlardaki buhar geçirimlilik direnci
şu şekilde bulunur:
1
1
1
1



kD i  D  d
1 ,
1
i
d
1
n
D

i 1
: yüzeysel buhar iletkenlik dirençleri
di
i
n
 N .  i .d i
i 1
101
Bir yapı elemanının birim zamanda birim alanından geçen
toplam buhar miktarı
G  k D Pi  Pd 
olur.
İç (Pi) ve dış (Pd) buhar basınçları:
Pi = i x Psi
Pd = d x Psd ’den hesaplanır. Burada;
i : iç havanın bağıl nem oranı
d : dış havanın bağıl nem oranı
Psi : iç havanın sıcaklık derecesinde doymuş buhar basıncı
Psd: dış havanın sıcaklık derecesinde doymuş buhar basıncı
102
Bir düşey eleman üzerinde (d) kalınlığı esas alınarak
su buharı akımı grafik olarak çizilirse duvar
kesimlerindeki gerçek buhar basınçları,
P1  G.
1
i
P1 = Pi -  P1
P2  G.
d1
d 1
P2 = P1 -  P2
P3  G.
1
d
den bulunur.
103
104
Tek tabakalı bir yapı elemanında su buhar akımı
105
Soğuk çatı uygulaması
106
Sıcak çatı uygulaması
107
Buhar çıkışı
serbest çakıl
bitümlü çakıl
su korunumu
ısı tutucu
buhar kesici
eğim betonu
taşıyıcı konstrüksiyon
tavan sıvası
108
ÇATI ARASI KULLANILMAYAN KIRMA ÇATILAR
(ÇİFT YÖNLÜ KIRMA ÇATILAR)
4
2
3
1
5
1- Çatı Örtüsü
7
6
2- Su Yalıtımı Membranı
3- Çatı Tahtası
4- Havalandırılan Çatı Arası Boşluğu
5- Mineral Yünlü Isı Yalıtımı
6- Betonarme Plak veya Asmolen Döşeme
veya Gazbeton Döşeme Paneli
7- Tavan Sıvası
KULLANILAN ÇATI ARASI
ISI YALITIMI
YÜRÜNMEYEN TERAS ÇATILAR
TERAS ÇATILAR
YÜRÜNEN TERAS ÇATILAR
1- Döşeme Kaplaması
2- Harç
3- Koruma Betonu
4- Su Yalıtım Membranı
5- Mineral Yün Isı Yalıtımı
(Çift Kat Olursa Şaşırtmalı)
6- Buhar Kesici Membran
7- Buhar Dengeleyici
(Gerektiğinde)
8- Eğim Betonu
9- Betonarme Plak veya
Asmolen Döşeme veya
Gazbeton Döşeme Paneli
10-Tavan Sıvası
5
2
1
A- Mineral Kaplı Su Yalt. Memb.
B- Su Yalıtım Membranı
C- Mineral Yün Isı Yalıtımı
(Çift Kat Olursa Şaşırtmalı)
D- Buhar Kesici Membran
E- Buhar Dengeleyici
(Gerektiğinde)
F- Eğim Betonu
G- Betonarme Plak veya
Asmolen Döşeme veya
Gazbeton Döşeme Paneli
H-Tavan Sıvası
3 4
A
10
9
8
6
7
H
G
F
B
C
D
E
TERS TERAS ÇATILAR
YÜRÜNMEYEN TERAS ÇATILAR
A- Çakıl
B- Ayırıcı Keçe
C- Ekstrüde Polistiren Köpük
Isı Yalıtımı
D- Su Yalıtım Membranı
E- Eğim Betonu
F- Betonarme Plak veya
Asmolen Döşeme veya
Gazbeton Döşeme Paneli
G- Tavan Sıvası
YÜRÜNEN TERAS ÇATILAR
1- Döşeme Kaplaması
2- Karo Takozları veya Harç
(Harç Olması Durumunda
Altında Çakıl Kullanılmalıdır)
3- Ayırıcı Keçe
4- Ekstrüde Polistiren Köpük
Isı Yalıtımı
5- Su Yalıtım Membranı
6- Eğim Betonu
7- Betonarme Plak veya
Asmolen Döşeme veya
Gazbeton Döşeme Paneli
8- Tavan Sıvası
1
2
3
8
A B
7
4
6
5
G
F
E
C
D
Terleme kontrolu için önlemler:
• Yapı elemanının ısıl direncini arttırmak:
Ek ısı yalıtımı ile, yüzey sıcaklığını çiğ
noktasının üzerine çıkartmak,
• İç havanın bağıl nemliliğini azaltmak,
• Terliyen yüzeyleri yapay olarak ısıtmak,
• Isı köprülerinden kaçınmak
113
Kondansasyon Kontrolu İçin Önlemler
• Yapı elemanını oluşturan tabakaları difüzyon
tekniğine uygun olarak sıralamak:
•Yapı elemanının sıcak tarafında ısı izolasyonu
veya hareketsiz ve hapsedilmiş hava tabakası
yerleştirmekten kaçınmak,
•Yapı elemanının soğuk tarafında buhar kesici
tabakalar yerleştirmekten kaçınmak,
• İç havanın bağıl nemliliğini azaltmak: İç havanın
bağıl nemliliğini difüzyon hesabı sonunda bulunacak
kritik değerin altına indirmek.
114
Bir yapının suya karşı yalıtılmasında
önce; yapı elemanının kendisinde ve
birleşim yerlerinde geçirimsizliğin
sağlanması gerekir. (Beton ve harç
üretimi sırasında akışkanlaştırıcı katkı
maddeleri ve geçirimsizlik sağlayan
kimyasal ve mineral katkılar kullanmak
gibi).
115
Bu önlemlerin yetersiz kalması halinde ek
olarak yüzeysel su yalıtım malzemeleri
kullanılır.
116
Yüzeysel su yalıtım malzemeleri:
•Su yalıtım örtüleri:
- Bitümlü ötüler
. Okside bitümlü ötüler
. Polimer bitümlü ötüler
- Sentetik Örtüler
•Sürme esaslı malzemeler:
- Bitüm esaslı malzemeler
. Bitüm emülsiyonları
. Bitüm solüsyonları
. Elostomerik likit bitümler
- Kristalize esaslı malzemeler
- Çimento esaslı malzemeler
- Pöliüretan esaslı malzemeler
117
Yapı elemanından suyun geçişi üç şekilde olur.
I. Çapı 1 mm – 2.5 mm arasında olan kılcal
borulardan suyun dikey veya yatay olarak
ilerlemesi
II. Yüzeysel birikinti sularının yerçekimi
etkisiyle yapı bünyesine girmesi
III. Basınç etkisi ile suyun yapı bünyesine
girmesi (basınç etkisi su depoları ve barajlarda
içten dışa doğru, zemin suyunun etkisi ise
dıştan içe doğru)
118
Sıvının Yüzeyi Islatması
119
=0
 < 90o

kohezyon < adezyon
(a)
kohezyon > adezyon
(b)
180o >  > 90o

kohezyon > adezyon
(c)
Katı bir yüzeyin sıvı tarafından (a) iyi, (b) orta ve (c) az ıslatılması
120
121
Kılcallık Olayı
Su yüzeyindeki bir molekül adhezyon (fa) ve kohezyon
(fk) kuvvetlerinin etkisindedir.
Denge durumu sıvıya etkiyen f bileşke kuvvetinin sıvı
yüzeyine dik olması durumunda söz konusu olur.
Sıvılar f kuvvetine dik aynı zamanda sıvı yüzeyine
teğetsel olan kuvvet tarafından harekete geçerler. Bu
yüzden sıvı katı yüzeyi cidarında yatay durumdan
ayrılırlar.
122
Sıvının yüzeyi ıslatması durumunda:
 < 90o
fa > f k
katı
 sıvı yüzeyi yükselir



fa
sıvı
fk
f
123
Sıvının yüzeyi ıslatmaması durumunda:
 > 90o
fa < f k
 sıvı yüzeyi alçalır
katı
fa



sıvı
fk
f
124
Yüzey geriliminin oluşturduğu bileşke kuvvet (F) kılcal boru
içindeki sıvının ağırlığına eşit olunca sıvının yükselmesi
durur (Jurin Kanunu).
125
Sıvının kılcal boru içinde yükselmesine neden olan kuvvet:
F  2  r  cos
Boru içindeki sıvının ağırlığı = .r2.h.g.
Suyun yoğunluğu () =1gr/cm3 olduğundan boru içindeki suyun
ağırlığı =
 .r 2 .h.g
olur.
Suyun boru içinde yükselmesi suyun ağırlığı F kuvvetine eşit
oluncaya kadar devam eder.
 .r 2 .h.g  2 r  cos
h
2  cos 
rg
buradan,
bulunur.
 : suyun yüzey gerilimi (dyne/cm)
 : temas açısı
r : kılcal borunun yarıçapı (cm)
g : yer çekimi ivmesi (981126
cm/sn2)
Kılcal borunun çapı ne kadar küçük ise
yükselme o kadar çok olur. Büyük boyutlu
boşluklar oluşturmak çekim kuvvetini
azaltacağından suyun yükselmesi önlenir
(Betona hava sürükleyici katkı ilave etmek).
Kılcal boru çapının 1 mm’den az olması
durumunda ise adsorbsiyon olayı söz konusudur.
Borunun yüzeyinde bir yada iki sıra su molekülü
oluşur, bu katı sıvı nedeniyle akım zorlaşır.
127
Kılcallık yoluyla suyun yatay olarak ilerlemesi:
d 2 z0
dz
g
dt
32  z
Burada;
 : 20oC’de suyun viskositesi (0,0101 dyne/sn/cm2)
g : yerçekimi ivmesi (980 cm/sn2)
z : suyun yatayda aldığı yol
t : zaman
z0 : suyun yatayda alabileceği maksimum yol
d : kapiler boru çapı (cm)
integre edilirse:
t 1 z 
  
t 0 2  z 0 
2
Suyun ilerleyebileceği son uzaklık için gerekli zaman (t 0)
32
t0  z0
’den bulunur.
2
gd
128
z0 oldukça uzun bir mesafedir. Örneğin kum içinde t0 = 220 saatte z0 = 18m
129
Basınçlı Su Geçirimliliği
(P) basıncı altında bulunan suyun cismin içinden geçerek
karşı yüzeye ulaşması özeliğine geçirimlilik denir. Su ile
temasa geçtikten bir süre sonra bir rejim meydana gelerek
cisim belirli bir zaman aralığında belirli miktarda suyu
geçirmeğe başlar.
130
Basınçlı su
Basınçlı su geçirimliliği deney düzeni
131
Basınçlı su geçirimliliğinde Darcy Kanunu geçerlidir.
P
q =k
Q
q =
l
A.t
Burada;
Q
q
k
P
l
A
t
:Toplam su (cm3)
:Birim zamanda birim alandan geçen su (cm3/cm2.sn)
: Kılcal geçirimlilik katsayısı (cm3/cm2.sn)
:su sütünu olarak basınç (cm)
: cismin kalınlığı (cm)
: kesit alanı (cm2)
: zaman (sn)
132
Basınçlı zemin suyuna karşı iç yalıtım uygulaması
133
Basınçlı zemin suyuna karşı dıştan uygulanan dış yalıtım
134
Basınçlı zemin suyuna karşı içten uygulanmış dış yalıtım
135